Geplant, gebaut und betrieben nach dem Motto „Nachhaltigkeit (er) leben!“

Der Lehr- und Forschungsgarten der Hochschule Geisenheim

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Plan des Lehr- und Forschungsgartens. Abb.: Hochschule Geisenheim

Beispiele aus der Landschaftsarchitektur im Lehr- und Forschungsgarten Abbildung: Hochschule Geisenheim

Mit Beginn der ersten Konzeption 2020 werden unter Leitung von Prof. Dr. Andreas Thon Baukonstruktionen beziehungsweise Forschungsaufgaben aus der Bautechnik in der Landschaftsarchitektur auf dem Gelände der Hochschule Geisenheim umgesetzt.

Auf dem Gelände des neuen Lehr- und Forschungsgartens werden die wichtigen und elementaren Baukonstruktionen und Werkstoffe aus dem Bereich der Landschaftsarchitektur gezeigt. Darüber hinaus widmet sich der Fachbereich Baukonstruktion in der Landschaftsarchitektur innovativen und zukunftsorientierte Themen, die die aktuellen klimatischen Veränderungen in der Praxis berücksichtigen. Nicht nur für die Politik, sondern auch für die Hochschule Geisenheim University (HGU) als Bildungs- und Forschungsinstitution ist die Etablierung nachhaltiger Konzepte eine wichtige Leitlinie, sowohl in der Forschung als auch in der Lehre.

Ganz im Sinne der Agenda 2030 bilden die 17 Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs www.bmu.de/themen/europa-internationales-nachhaltigkeit-digitalisierung/nachhaltige-entwicklung/2030-agenda/) der UN in der Professur Bautechnik einen wichtigen Handlungsrahmen. Besonders auf die nebenstehenden Ziele der Agenda 2030 haben wir uns im Lehr-Forschungsbereich fokussiert.

Mit der Formulierung dieser Nachhaltigkeitsziele zu Themen der Baukonstruktion trägt das Team um die Professur Bautechnik der HGU einen kleinen Teil zur Umsetzung der Agenda 2030 der Vereinten Nationen bei. In Verbindung mit semesterspezifischen Lehrinhalten ist die praxisorientierte Forschungsarbeit von essentieller Bedeutung im Rahmen einer nachhaltigen Hochschulbildung. Aufgabe und Zielsetzung der Forschung ist, durch Analyse, Entwicklung und Erprobung zukunftsorientierte Lösungsansätze für die praktische Anwendung in der Landschaftsarchitektur zur Verfügung stellen zu können.

Durch die Kombination aus Lehre und Forschung soll dieser Lehr- und Forschungsgarten einen wichtigen Beitrag für den Wissenstransfer in der Landschaftsarchitektur leisten können. Bereits jetzt sind durch die Kooperation und Unterstützung aus der Praxis Teilbereiche dieses Lehr- und Forschungsgartens fertiggestellt worden. Sein innovativer Ansatz erhielt besondere Unterstützung durch die Firmen Rinn Beton- und Naturstein GmbH & Co. KG, Netafim GmbH und Gerhardt GmbH.

Auch in Deutschland wird im Rahmen des Klimawandels eine Zunahme von Extremwetterereignissen und einer Steigerung ihrer Intensität erwartet. Dazu zählen unter anderem Hitzewellen, Stürme, Starkregen oder lange Trockenperioden.

Deutlich erkennbar bei der Darstellung der Summe der Sonnenscheindauer ist eine Zunahme dieser seit 2003. Im Zeitraum 1885 bis 2020 zeigen die Aufzeichnungen ebenfalls eine Steigerung der gemittelten Lufttemperatur während der Vegetationszeit, was sicherlich in unmittelbarem Zusammenhang mit der Erhöhung der Sonnenscheindauer steht.

Einhergehend mit der Erhöhung der Sonnenscheindauer und Lufttemperatur ist die dadurch resultierende erhöhte Evapotranspiration. Evapotranspiration nennt man die Verdunstung des Bodens und der Pflanzen. Leider nimmt zusätzlich die Summe der Jahresniederschläge ab und beim Vergleich der Niederschlagsverteilung innerhalb des Jahres, muss man erkennen, dass die Niederschlagsabnahme während der Vegetationszeit besonders hoch ist. Diese großen klimatischen Veränderungen sind auch in der Bautechnik von unübersehbarer Relevanz und finden in vielen Versuchsanordnungen des Wissenschaftsgarten eine besondere Beachtung.

Neben einer standort- und bedarfsgerechten Bewässerung von Vegetationsflächen werden die Auswirkungen der klimatischen Veränderungen auf Baustoffe und deren Nutzbarkeit untersucht. Auch zur ressourcenschonenden Verwendung und Planung von wasserdurchlässigen, befestigten Flächen in Verbindung mit dezentralen Versickerungsanlagen wird in der Forschungsarbeit auf dem Forschungsgelände ein Schwerpunkt gesetzt.

Klimadiagramm der Wetterstation Geisenheim. Datenquelle: Deutscher Wetterdienst

Klimadiagramm der Wetterstation Geisenheim. Datenquelle: Deutscher Wetterdienst

Klimadiagramm der Wetterstation Geisenheim. Datenquelle: Deutscher Wetterdienst

Klimadiagramme der Wetterstation Geisenheim. Datenquelle: Deutscher Wetterdienst

Es stellt sich die Frage, ob in den Berechnungsgrundlagen und anerkannten Regeln der Technik in der Landschaftsarchitektur die Auswirkungen des Klimawandels bereits berücksichtigt werden. Es wird zu klären sein, ob zum Beispiel die bestehenden Richtlinien und Bauweisen auch im Zuge des Klimawandels den Anforderungen nach guter fachlicher Praxis gerecht werden können. Besonders im Bereich Regenwassermanagement gibt es in Bezug auf versickerungsfähige Flächenbefestigungen und die Rückhaltung des Niederschlagswassers auf der Fläche noch große Entwicklungsmöglichkeiten, die zu ermitteln und zu prüfen sind.

Für die Untersuchung von Bemessungsgrundlagen von Entwässerungseinrichtungen befestigter Flächen werden aktuell Forschungs- und Entwicklungsvorhaben vorbereitet. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der Gebrauchstauglichkeit beziehungsweise die Standsicherheit von Flächen nach Starkregenereignissen und der Ableitung des überschüssigen Niederschlagswassers. Zu diesem Thema erfolgt ein enger fachlicher Austausch mit der Firma Rinn.

Auch die Bewässerungstechnik als Anpassung auf die Veränderung der anfallenden Niederschlagereignisse gewinnt zunehmend an Bedeutung und ist ein weiterer wesentlicher Schwerpunkt des Forschungsfeldes "Adaption auf Auswirkungen des Klimawandels" der Bautechnik im Lehr- und Forschungsgarten. Aktuell findet ein enormer Zuwachs an Beregnungssystemen im Garten- und Landschaftsbau statt.

Hauptsächlich handelt es sich hierbei um teil- oder vollautomatische Bewässerungsanlagen, die zum Beispiel der Optimierung der Bewässerung durch Beregnung zur besten Wasserausbringungszeit dienen oder eine allgemeine Arbeitserleichterung der Gartenbewässerung unterstützen sollen. Häufig stehen hier ästhetische Aspekte im Privatkundenbereich für eine üppige Grünanlage und funktionale Kriterien im Bereich der Freizeit- und Sportstätten im Vordergrund. Die weltweit ernst zu nehmende Veränderung der Wassersituation gebietet einen verantwortungsvollen Umgang mit dem kostbaren Gut Wasser, besonders wenn es sich nicht um einen Einsatz in der Nahrungsmittelproduktion handelt.

Besonders im Hinblick auf den Ausgleich von Wasserdefiziten während der Wachstumsperiode wird eine optimierte und ressourcenschonende Bewässerungsanlage einen nachhaltigen Beitrag zur Entwicklung einer intakten grünen Infrastruktur leisten können.

Die verschiedenen auf dem Markt angebotenen Systeme verteilen das Wasser in der Regel sehr gleichmäßig auf der Vegetationsfläche, doch bietet die Entwicklung neuer Steuerungsgeräte und Bewässerungsverfahren kaum Zeit zur Qualitätssicherung. Es besteht aktuell Forschungsbedarf in den Bereichen der Bewässerungssteuerung für den Garten- und Landschaftsbau.

Während im Produktionsgartenbau oder in der Feldberegnung nicht nur der Kauf (basierend auf eine hoffentlich gute Planung), sondern auch der Betrieb unter ökonomischen Gesichtspunkten abläuft, steht das im Garten- und Landschaftsbau häufig nicht im Fokus. Da fachliche Empfehlungen zu diesem Thema, auf Grund der geringen ökonomischen Bedeutung, nicht einheitlich und nur zum Teil wissenschaftlich evaluiert wurden, könnte die Forschung hier eine nachweisbare, einheitliche und klare Qualitätssicherung und so eine nachhaltige Steigerung der Effizienz der Bewässerungsanlagen sicherstellen.

Besonders die bestehenden Erfahrungswerte aus dem Bereich der Landwirtschaft und des Gartenbaus sollten hinsichtlich ihrer Anwendungsmöglichkeiten für den GaLaBau-Bereich stärker berücksichtigt werden. Als Beispiel lässt sich sicherlich der kC Wert der Geisenheimer Bewässerungsempfehlung für Kulturen nennen. Dort wird die Bewässerung entsprechend an die Entwicklungsstufe einer Vegetation angepasst.

In der FLL-Empfehlung für die Planung, Installation und Instandhaltung von Bewässerungsanlagen in Vegetationsflächen (2015) wird der Anwendungsbereich nur auf die Bewässerung von eingewachsenen Pflanzflächen beschränkt. Allerdings werden standortabhängige Parameter in die Berechnung der Bewässerungsgabe und des Bewässerungsbedarfs eingebunden. In dieser Richtlinie werden die grundlegenden Anforderungen wie Wasserverteilung, das Beregnungsbild, die erforderliche Wassermenge pro Quadratmeter, der Überkopfbewässerung in einem Prüfverfahren festgelegt.

Kenntnisse über die relevanten Standortfaktoren Klima/Wetter, Boden und Pflanze sind für die Planung, Bau, Unterhaltung und dem Qualitätsmanagement von Bewässerungsanlagen essentiell. Diese Umweltfaktoren sind für die unterschiedlichen technischen Bewässerungsarten entscheidend zur Bemessung des künstlichen Niederschlags und beeinflussen die unterschiedlichen Eigenschaften der Hauptbestandteile einer Bewässerungsanlage.

Entsprechend der zentralen Fragestellung: Mit welcher Bewässerungssteuerung und mit welchen Wasserausbringungsfaktoren kann das Wasser am effizientesten ausgebracht werden stehen für die Bewässerung folgende Versuche an:

  • Darstellung unterschiedlicher Bewässerungs- und Wasserausbringungsverfahren
  • Beschreibung und Dokumentation unterschiedlicher Bewässerungsverfahren (Sprühregner, Tropfrohr, manueller Bewässerung)
  • Bewässerungssteuerung und Wassermanagement
  • Untersuchung der Messgenauigkeit von Bodenfeuchtesensoren

Auf dem Gelände des Lehr- und Forschungsgarten sind diese Versuchsfelder bereits fertiggestellt und werden kurzfristig erste Forschungsergebnisse liefern können. Um unterschiedliche Bewässerungssysteme im Vergleich bewerten zu können, wurden sechs gleiche ausgestattete Minigärten errichtet. Jeder dieser Gärten setzt sich in identischer Anordnung aus Hecken- Gehölz und Staudenfläche und einer anteilig größeren Rasenfläche zusammen. Diese Bestandteile bilden im Wesentlichen die Zusammensetzung einer konventionellen Gartenstruktur. Diese Minigärten wurden bereits mit unterschiedlichen Bewässerungssystemen ausgestattet und könnte über eine oberirdisch errichtete Steuereinheit können diese unterschiedlichen Systeme unabhängig voneinander betrieben werden.

Bewässerungsplan des Forschungsprojektes zu Bewässerungsverfahren und Bewässerungssteuerung. Abb.: Hochschule Geisenheim

Versuchsfelder für unterschiedliche Bewässerungsverfahren und einer zentralen Steuerungseinheit. Foto: Hochschule Geisenheim

Versuchsfelder für unterschiedliche Bewässerungsverfahren und einer zentralen Steuerungseinheit. Foto: Hochschule Geisenheim

SSDI: Subsurface drip irrigation – unter Rollrasen verlegte Tropfrohr-Bewässerung. Foto: Hochschule Geisenheim

Neben der Untersuchung unterschiedlicher Bewässerungssysteme, werden parallel verschiedene Sensoren zu Bodenfeuchtemessung, der Optimierung des Wassermanagements - auch BUS beziehungsweise GSM/WLAN basierte Steuerungen für die Bewässerungstechnik untersucht. In Verbindung mit den Daten der errichteten Wetterstation können so die entscheidenden Faktoren in die Forschungsprojekte eingebunden werden. Die Planung und Durchführung dieser Forschungsarbeiten werden vom Entwickler und Produzenten von Tropfrohren, der israelischen Firma Netafim GmbH mit der Landesvertretung in Frankfurt am Main, und dem Planungs- und Ausführungsbetrieb Gerhardt GmbH aus Wiesbaden unterstützt.

Ein weiteres wachstumsstarkes Themenfeld im Bereich der Landschaftsarchitektur sind Schwimmteiche- und Naturpools und die damit verbundene Pumpen- und Filtertechnik. Auch dort gibt es mittlerweile zahlreiche Anbieter und Ausführungsfirmen, die sich auf diesem Gebiet spezialisiert haben. Bei Planung und Errichtung einer solchen Anlage müssen umfangreiche Rahmenbedingungen berücksichtigt und sensibel umgesetzt werden. Dieses Themenfeld ist bereits in die Lehre der Bautechnik eingebunden und soll zukünftig auf dem Gelände des Lehr- und Forschungsgartens detailliert dargestellt werden.

In einem ersten Schritt wurde bereits ein Filterbecken mit mineralischem Substrat und unterschiedlichen Vegetationstypen errichtet. Weitere Themenfelder aus dem Bereich der Teichtechnik sind in Planung und werden noch umgesetzt. Hier besteht eine enge Zusammenarbeit mit Herrn Gertzen der Firma Baumann Gärten & Freiräume GmbH. In Verbindung mit aktuellen Erfahrungen aus der Praxis können wichtige Erkenntnisse in der Forschungsarbeit mit berücksichtigt werden.

Die Einbindung des Lehr- und Forschungsgarten in die Lehre hat maßgeblich zum Fortschritt des aktuellen Stands des Lehr- und Forschungsgarten beigetragen. Gemeinsam mit den Studierenden und unter Leitung der Lehrenden wurden neben den forschungsrelevanten Themenfeldern bereits wesentliche bautechnische Bestandteile aus der Landschaftsarchitektur auf dem Gelände errichtet.

Durch die Einbindung der Praxis in die Theorie bietet der Lehr- und Forschungsgarten den Studierenden die Gelegenheit, das theoretisch Erlernte besser zu verstehen oder im besten Fall durch praktische Anwendung vertiefen zu können. Durch diese unmittelbare Verknüpfung der Theorie mit der Praxis können bautechnische Zusammenhänge anschaulich und umfassender in den Lehrveranstaltungen vermittelt werden.

Studierende haben zudem die Möglichkeit, auf einer anspruchsvollen wissenschaftlichen Ebene einzelne Forschungsthemen eigenständig bearbeiten zu können. Begleitet durch die fachliche Betreuung der Hochschule entstehen kleine Einzelprojekte die dauerhaft und anschaulich eine langfristig der Lehre zu Verfügung stehen. So wurden beispielsweise die Errichtung und theoretische Ausarbeitung zu unterschiedlichen Einfassungsarten von befestigten Flächen auf dem Gelände bereits umgesetzt, in einem weiteren Versuch aus der Vegetationstechnik konnte die Wirksamkeit von Rasenzuschlagsstoffen untersucht und abschließend analysiert werden.

Der unmittelbare Bezug zu Praxis ist ein wesentlicher Bestandteil der Lehrveranstaltung zu Bautechnik an der HGU und gleichzeitig eine wichtige Vorbereitung der Studierenden auf ihre berufliche Tätigkeit.

Aktuell entsteht im Rahmen einer weiteren studentischen Arbeit ein Versuch zu Holz- und Compositebaustoffen für den Bau von Terrassen. Der Versuchsaufbau setzt sich aus dem Bau einer Terrasse mit unterschiedlichen Baumaterialien und der Installation verschiedener Messgeräte zusammen. Ziel dieses Versuchs ist es, die Längen- und Breitenveränderung der unterschiedlichen Holz- und Compositebauteile inklusive ihrer Befestigungen zu zeigen.

Beispiel Naturpool. Foto: Baumann Gärten & Freiräume GmbH

Beispiel Naturpool. Foto: Baumann Gärten & Freiräume GmbH

Eine empirische Erhebung der unterschiedlichen klimatischen und witterungsbedingten Einflussfaktoren durch die vor Ort bestehende Wetterstation wird analysiert und in die Lehre an der Hochschule eingebunden.

Treppenanlagen sind neben Wegebau und anderen ingenieurtechnischen Bauelementen ein wichtiger bautechnischer Bestandteil innerhalb der Landschaftsarchitektur. Die Vielzahl an unterschiedlichen Bauausführungen ist wesentlich in der theoretischen Ausbildung innerhalb Bautechnik verankert. Für einen ersten praktischen Ansatz wurden bereits die bestehenden Treppenanlagen auf dem Hochschulgelände kartiert und deren technischen Details anhand von Schautafeln dargestellt. In Ergänzung zu diesen bestehenden Treppenanlagen werden auf dem Gelände des Lehr- und Forschungsgarten weitere Treppenanlagen errichtet, um die allgemeine Wissensvermittlung zu verbessern.

So wichtig wie der fachliche Austausch im Bereich der Lehre für eine gute Ausbildung ist, bedingt die Zusammenarbeit und der kontinuierliche Austausch mit den Beteiligten aus der Praxis ebenso den Erfolg wichtiger fachlicher Themen. So wird es zukünftig möglich sein, auf dem Gelände des Lehr- und Forschungsgarten Seminare zu unterschiedlichen Themen für interessiertes Fachpublikum anzubieten.

Team des Lehr- und Forschungsgartens (v. l. n. r.): S.-J. Stein, K. Kohl, A. Merkel, Prof. Dr. A. Thon. Foto: Hochschule Geisenheim

Das bisher Erreichte ist ein wichtiger Grundstein für weitere geplante Projekte im Bereich der Bautechnik und wird langfristig in Zusammenarbeit mit Studierenden und Kooperationspartnern aus der Praxis weiterentwickelt. Dieser Lehr- und Forschungsgarten wird zukünftig neben relevanten Themenfeldern für die Lehre und Forschung einen wichtigen Beitrag für einen nachhaltigen, fachlichen Wissenstransfer im Bereich der Bautechnik in der Landschaftsarchitektur an und außerhalb der HGU leisten können. Es bleibt ein wesentliches Anliegen, neben zukunftsorientierten Forschungsfragen auch die grundlegenden Inhalte der Bautechnik in der Landschaftsarchitektur nachvollziehbar darstellen und vermitteln zu können.

Das stetig wachsende Forschungsfeld im Bereich der Bautechnik in der Landschaftsarchitektur bietet weitere zahlreiche Forschungsbereiche die zukünftig auf diesem neu entstehenden Gelände erprobt und bewertet werden können. Gemeinsam mit Fachleuten aus Praxis und Forschung können mit Engagement und kreativen Ideen, Lösungen zu den aktuellen Themen einer nachhaltigen globalen Entwicklung gefunden werden. Die Bautechnik der HGU möchte mit dem Lehr- und Forschungsgarten diese Aufgabe annehmen und die Chance des Mitgestaltens im Sinne der Agenda 2030 der Vereinten Nationen aktiv nutzen.

Dieser Artikel erschien in der Ausgabe NEUE LANDSCHAFT 07/2021 .

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